Способ измерения напряжений в элементах конструкций и машин

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42k, 45/03

Заявлено 12 Ч11.1960 (№ 673212/25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23ЛЧ.1962. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 1.II.1967

МПК G Oll

Комитет по лилль изабретеиий и открытий при Совете Мииистров

СССР

УДК—

Автор изобретения

И. И, Бродский

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ

КОНСТРУКЦИЙ И МАШИН

Известны способы определения напряжений в элементах конструкций и машин с применением прямоугольных тензометрических розеток, датчики которых ориентированы по направлениям действия напряжений.

Эти способы осуществляются посредством тензометрических схем, позволяющих измерять деформации элементов конструкций, а не напряжения. Напряжения же определяют расчетным путем, используя уравнения Гука для плоского напряженного состояния:

E Е („-„+ р.е,); а,= (е, —,-v.ÿ,.) где о., а — искомые напряжения; в,-в, — измеренные деформации;

Š— модуль упругости; а — коэффициент Пуассона.

При осуществлении описываемого способа измерения напряжений в элементах конструкций и машин, используется схема двух измерительных мостов с объединенными измерительными диагоналями. Отличается этот способ тем, что для обеспечения возможности непосредственного измерения напряжений в плоском напряженном состоянии с отсчетом в соответствующих единицах (кг/сл12) напряжения питания мостов выбираются в определенном соотношении, которое устанавливается при тарировке в линейном напряженном состоянии по двум датчикам, один из которых наклеен параллельно, а другой — перпендикулярно оси балки тарировочного устройства.

На фиг. 1 приведена схема, поясняющая

5 описываемый способ; на фиг. 2 — тарировочная балка с наклеенными по описываемому способу датчиками; на фиг. 3 — схема включения датчиков в цепи питания; на фиг. 4— положения ключа.

10 Описываемый способ измерения напряжений в элементах конструкций и машин реализуется тензометрической схемой, в которой

1ензометрическпе мосты и !! (фиг. 1) соединены параллельно по измерительным диа15 гоналям на входе усилителя 1 с индикацией выхода. Рабочие датчики 2 н 3, наклеенные на детали по двум взаимно перпендикулярным осям х и у, включены в качестве одноименных плеч мостов и II. Диагонали питания мо20 стов, не имея между собой гальванической связи, подключены через трансформатор III к источнику переменного тока 4.

При работе тензометрической схемы поочередно соблюдаются следующие два условия.

25 При измерении напряжения в детали в направлении осн х отношение питающего напряжения U,, тензометрического моста II к питающему напряжению U,„, тензометрического моста I должно быть равно отношению

30 постоянных коэффициентов А н А>, 146587

U,, А,, т. е.

U„,. А, При измерении напряжения в детали в направлении оси д этому >ке отпошешпо посто- 5 яцных коэффициентов должно равняться отношению питающего папря>кения У„, тензометрического моста 1 к питающему напри>ке нию U„g тензометрического моста !1, (Q \

А, (ь ) . х А т. е.

U,, А, где (6 ri, / — ) у, и — ) хо соответственно

r 1 (,г) относительные изменения сопротивлений датчиков по направлениям осей у и х в линейном г апряженпом состоянии. Отношение = име.1

А, т величину, близкую к ц (коэффициент е

Пуассона) .

Для выполнения условий (1) и (2) применяют ключ IV па три положения (а, б и в) и переменное сопротивление 6, снабженное лимбом с делениями и включенное в одну из обмоток 6 или 7 трансформатора IП питания мостов.

Обмотки 6 и 7 выполнены с соотношением витков 1: 2 и сопротивление 5 для более точной регулировки включено в меньшую обмотку б. Положение а ключа I V предназначается для раздельной балансировки мостов I u

П. В этом положении большее напря>кение питания (с обмотки 7) подается на один из мостов, а второй мост отключен.

Балки 8 тарировочного устройства (фиг. 2) должны быть изготовлены из материала испытуемых деталей или из материала с возможно более близкими значениями упругих постоянных Е и 1.t.

Для тарировки на каждую балку 8 взаимно перпендикулярно наклеивают пе менее пяти пар датчиков 2 и 8. Результаты тарировки усредняют.

Тарировка состоит из двух этапов. На первом этапе ключ IV ставится в положение б

3 при котором оольшее напряжение U подается на тензометрический мост П, а меньшее напряжение U — на мост I, и балка тарпровочного устройства нагружается. Изменяя величину переменного сопротивления 5, регулируют напряжение питания тензометрического моста 1 так, чтобы выполнялось условие (2). Свидетельством выполнения этого условия является отсутствие сигнала с мостов 1 и П.

На втором этапе тарировки регулируют масштабный коэффициент: №

К =Уя. или - = — = ) где а — показание отсчетного устройства, пропорциональное суммарному папряжснию разбаланса тепзометрических мостов; размерность К в/кг/сл- ; размерность Ж в/дел. шкалы; р а зм ер ность ц кг/ся- /дел. шкалы.

Регулируя величину Л, можно получить

u = 1, .т е. о = u,ïðè этом величины напря>кеций о будут отсчитываться непосредственно в кг/c,è- .

10 Для регулировки масштабного коэффициента ключ IV переводится в положение в

У при котором оольшее напряжение U подается па тепзометрический мост I, а меньшее напря>кение U — на мост П, причем выпол15 няется условие (1). Лимб измерительного потенциометра 9 устанавливается в положение

3 прп котором число делений шкалы равно при отсчете величине тарировочного напряжения.

Регулируя сопротивление 10, добиваются от20 сутствпя сигнала на выходе усилителя 1, что свидетельствует о полной компенсации сигнала с мостов.

После окончания тарировки записывают усредненные для пяти пар датчиков показания

25 лимба сопротивления 6 и лимба сопротивления 10.

Перед измерением напряжений в детали устанавливают лимбы сопротивлений б и 10 па показания, записанные при тарировке, а

30 лимб измерительного потенциометра 9 — на нуль. Затем нагружают испытуемые детали и производят измерения, отсчитывая величины напряжений непосредственно в кг/с,и -, Для ооеспечения правильной работы схемы, 35 напряжения питания тепзометрических мостов

1 и П должны подаваться в одинаковой фазе, а раоо ttte и компенсационные датчики должны быть включены в мостах идентично.

Выполнение этих требований обеспечивает

40 также и правильное определение знаков измеряемых напряжений: растя>кение (+) ° и сжатие (— ).

При измерении напряжений в большом числе точек целесообразно применять схему, при15 ведепную па фиг. 3. В каждую линию питания мостов I и 11 включены общие полумосты (1 (балластные датчики) и рабочие полумосты

1> и 12 (рабочие и компенсационные датчики). В линии питания включены также ба50 лапсировочпые элементы 14.

Применение этой схемы упрощает коммутацию точек измерения, уменьшает количество соединительных проводов, а также уменьшает число токосъемов при измерении напря55 жепий во вращающихся деталях. Таким образом, описываемый способ позволяет, минуя вычислительные работы, непосредственно получать отсчет на приборе в единицах, соответствующих величинам напряжений в исслеб0 дуемой конструкции, что обуславливает полезность его использования.

Предмет изобретения

Способ измерения напряжений в элементах

t>5 конструкций и машин с применением прямо146587

y I.îëüíûõ тензометри 1еских розеток, датчики которых вкл!очены в одноименные плечи двух измерительных мостов с обьедииепных!и измерител1н1ыми д11агоиалю1и, от;шаа1огци1!г» тем, что, с целью получения отсчетов, пропорциональных напря?кеннлм в исследуемом эле31C IITC, I I 3 lip Ë?1 .Ñ н и я Пита II II Ë:110ÑÒÎB BI>1онра1отся в определенном соотношении, которое устанавливается при тарнровке в линейном иапря?кенном состоянии по двум датчикам, наклеенным параллельно и перпендикулярно оси тарировочного устро1!ства.

146587

Фаг. 3

Редактор H. Белявская

Корректоры: В. В. Крылова и М. П. Ромашова

Текред Л. Ьриккер

Заказ 4,!7 Тираж 1450 Формат бум. 60Х90, з Объем 0,27 изд. л. Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Пентр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, д. 2